研究表明植物的快速進(jìn)化可能會(huì)使沿海地區(qū)更容易受到洪水和海平面上升的影響(Credit: CC0 Public Domain)
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)（作者：圣母大學(xué)迪安娜·科索莫·費(fèi)雷爾）：切薩皮克灣濕地的進(jìn)化速度比以前想象的要快，這可能會(huì)降低沿海濕地抵御未來海平面上升的表明可能性。圣母大學(xué)的植物研究人員和合作者在最近的一篇《科學(xué)》雜志上證明了這一點(diǎn)。
生物科學(xué)系副教授杰森·麥克拉克蘭（Jason McLachlan）通過研究一種類似于草的快的影植物——美洲草（Schoneopletus americanus），也被稱為主席蘆葦，速進(jìn)使沿受到上升評(píng)估了進(jìn)化在切薩皮克灣生態(tài)系統(tǒng)中的化可海地洪水和海作用。研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合了在核心沉積物樣本中發(fā)現(xiàn)的區(qū)更歷史種子、現(xiàn)代植物和計(jì)算模型，容易證明“復(fù)活”的平面植物在其地下根中分配了更多的資源，使其比現(xiàn)代植物更快地儲(chǔ)存碳。研究
麥克拉克蘭說：“我們認(rèn)為，表明這種令人驚訝的植物地下增長(zhǎng)減少可能是對(duì)切薩皮克灣污染加劇的反應(yīng)。”。快的影“幾十年的速進(jìn)使沿受到上升污染已經(jīng)導(dǎo)致水體中氮和磷的水平升高，由于這些都是化可海地洪水和海植物營(yíng)養(yǎng)素，進(jìn)化現(xiàn)在可能會(huì)青睞那些對(duì)昂貴的根‘投資’較少的植物。”
這些歷史植物的種子一直埋在海灣史密森尼環(huán)境研究中心的地下，從20世紀(jì)中期開始休眠。麥克拉克蘭和其他研究人員收集了它們，讓它們發(fā)芽生長(zhǎng)。這類研究被稱為復(fù)活生態(tài)學(xué)，它提供了直接證據(jù)，可以支持關(guān)于進(jìn)化變化的假設(shè)。
計(jì)算模型之前已經(jīng)確定了海平面上升對(duì)沿海濕地的威脅，并結(jié)合了科學(xué)家對(duì)洪水如何影響植物生長(zhǎng)以及植物生長(zhǎng)如何影響穩(wěn)定性的理解。雖然現(xiàn)代植物和20世紀(jì)中期的樣本在地上生長(zhǎng)相似，但現(xiàn)代植物在地下更深的地方生根所投入的資源較少。這減少了地下生物量，并可能降低濕地抵御洪水的能力。
麥克拉克蘭及其合作者通過計(jì)算模型表明，現(xiàn)代植物在土壤中儲(chǔ)存碳的速度比20世紀(jì)中期慢了15%。
麥克拉克蘭對(duì)美洲短尾猿進(jìn)化變化的速度感到震驚。他說：“研究表明，隨著人類社會(huì)的影響，生態(tài)系統(tǒng)越來越受到重視，進(jìn)化所扮演的角色也越來越重要。”。
第一作者梅根·瓦森（Megan Vahsen）是圣母院的一名博士生，早在2017年圣母院一年級(jí)研究生時(shí)就發(fā)現(xiàn)了地下植物性狀的重要性。盡管研究人員不能具體地說，由于污染，植物在地上投入的能量相對(duì)較多，而在地下投入的能量較少，但她認(rèn)為，當(dāng)前研究中使用的技術(shù)組合為進(jìn)化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響提供了新的預(yù)測(cè)。她預(yù)計(jì)這項(xiàng)研究將激勵(lì)研究人員研究推動(dòng)進(jìn)化變化的原因。
她說：“出于不便的原因，科學(xué)界常常忽略了地下發(fā)生的事情。”她指出，她和圣母院的本科生花了大約500個(gè)小時(shí)清洗和整理植物根部。“但我們?cè)谶@項(xiàng)研究中學(xué)到了很多東西；地下發(fā)生了很多秘密。”
麥克拉克蘭說，這項(xiàng)研究進(jìn)一步證明了進(jìn)化在生態(tài)系統(tǒng)日益受到人類社會(huì)影響的影響時(shí)所起的作用。
他說：“近一個(gè)世紀(jì)以來的進(jìn)化變化對(duì)沿海生態(tài)系統(tǒng)起到了破壞穩(wěn)定的作用。其他生態(tài)系統(tǒng)中的其他物種可能對(duì)人類環(huán)境影響的反應(yīng)不同，可能為生態(tài)系統(tǒng)提供了更大的恢復(fù)力，也可能根本沒有影響。”。“既然我們已經(jīng)證明進(jìn)化變化可以足夠快、足夠大，從而影響生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)原力，我們希望其他研究人員能夠考慮生物對(duì)全球環(huán)境變化的反應(yīng)。”
這項(xiàng)研究的其他合作者包括田納西大學(xué)的邁克爾·布魯姆和斯科特·埃姆里奇；史密森尼環(huán)境研究中心的吉姆·霍爾姆奎斯特和帕特里克·梅戈尼格爾；圣母大學(xué)的布雷迪·斯蒂勒；以及佛羅里達(dá)大學(xué)蓋恩斯維爾分校的凱瑟琳·托德·布朗。
相關(guān)：植物的快速演化可改變對(duì)沿海沼澤地恢復(fù)能力的預(yù)測(cè)
（神秘的地球uux.cn）據(jù)EurekAlert!：研究人員報(bào)告，沼澤優(yōu)勢(shì)植物根系生長(zhǎng)特征的快速演變可導(dǎo)致沿海濕地結(jié)構(gòu)和功能在生態(tài)系統(tǒng)層面發(fā)生變化，其中包括其對(duì)海平面上升的抵御能力。這些發(fā)現(xiàn)表明，演化過程在調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)功能方面的作用可能比以前所想的更大，因此在預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境變化的反應(yīng)時(shí)需要考慮該演化過程。
在植物物種多樣性通常較低的沿海沼澤中，優(yōu)勢(shì)植物通常會(huì)通過促進(jìn)土壤發(fā)育和沉積物堆積而充當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)的工程師，它使得沼澤幾千年來能夠跟得上變化中的海平面。此外，這些植物的快速生長(zhǎng)加上沿海沼澤土壤緩慢的分解率導(dǎo)致該生態(tài)系統(tǒng)能儲(chǔ)存大量的碳。然而，盡管越來越多的研究表明，沼澤優(yōu)勢(shì)植物的特性和生長(zhǎng)是如何促成這些過程的，但在預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境持續(xù)變化的反應(yīng)模型中，優(yōu)勢(shì)植物的特性變化和演化的作用基本上被忽視了。據(jù)作者披露，其部分原因是缺乏可證明演化過程是否是生態(tài)系統(tǒng)變化重要驅(qū)動(dòng)因素的實(shí)證研究。
Megan Vahsen和同事在此報(bào)告了一項(xiàng)常見的對(duì)16種優(yōu)勢(shì)沼澤莎草（Schoneopletus americanus）基因型的園地研究；該研究使用了從種子庫(kù)中“復(fù)活”的跨越世代和相鄰沼澤的莎草。Vahsen等人的研究揭示了地下生物量分配和分布具有可觀且富有生態(tài)意義的可遺傳變異和快速演化。當(dāng)納入沿海沼澤生態(tài)系統(tǒng)模型時(shí)，這些發(fā)現(xiàn)改變了對(duì)沿海沼澤中碳封存和土壤表面積聚的預(yù)測(cè)。
據(jù)作者披露，結(jié)果表明，這些植物的演化速度和規(guī)模可以對(duì)生態(tài)系統(tǒng)層面進(jìn)程的下游產(chǎn)生相當(dāng)大的影響，其中包括針對(duì)海平面上升的恢復(fù)力和大氣碳儲(chǔ)存的潛力。“因此，如果不能解釋生態(tài)系統(tǒng)模型中的可遺傳變異和快速演變或會(huì)對(duì)生物反應(yīng)在生態(tài)系統(tǒng)抵御環(huán)境變化中所起的作用做出錯(cuò)誤描述，從而會(huì)在生態(tài)系統(tǒng)層面系統(tǒng)性地改變預(yù)測(cè)。

(責(zé)任編輯：休閑)